Dört LED'i seri olarak yakarken neden LED rezistörüm yandı?

17

Aşağıdaki gibi bir çift MOSFET kullanarak büyük bir 7 segment LED ekran ( LDS-CD16RI ) değiştirmek için bir devre oluşturmaya çalıştım :

şematik

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Burada LED'leri çalıştırmak için 24V geçiş yapmak için 3.3V mantık sinyali (daire içine alınmış 1 olarak gösterilmiştir) kullanmaya çalışıyorum. Bu devre, ekranın her bir segmenti için tekrarlanır.

Her bir LED'in (ekranın her segmentinin içinde seri olarak bulunan) tipik ileri voltajı 6.8V'dir ve maksimum sabit ileri akımı 20mA'dır, bu yüzden LED'ler aracılığıyla 10mA akım hedefledim. Besleme voltajım sadece 24V olduğu için, bana M2 ve R2'ye düşen voltaj için bir miktar boşluk sağlamak için LED'ler boyunca yaklaşık 5.75V düşmeyi planladım.

Akım sınırlayıcı direnç R2 değerine 100Ω değerinde ulaştım:

R = \frac{V_{s} - V_{f}}{I} = \frac{24 - (5.75 * 4)}{0.01} = 100 Ω

$R = \frac{V_s - V_f}{I} = \frac{24 - (5.75*4)}{0.01} = 100Ω$

Bu devreyi kurmadan önce R2 tarafından harcanan gücü aşağıdaki gibi hesapladım:

P = \frac{V^{2}}{R} = \frac{1^{2}}{100} = 0.01 W

$P = \frac{V^2}{R} = \frac{1^2}{100} = 0.01\mathrm{W}$

0.01W, kullandığım delikler arası dirençlerin 0.25W sınırının altında güvenli görünüyordu, bu yüzden bu devreyi inşa etmeye ve test etmeye devam ettim.

Uzun bir hikaye kısa kesmek için: Bir segment aydınlandıktan kısa bir süre sonra R2 yandı. Bu, çeşitli ekran segmentlerini çalıştıran bu devrenin ayrı örneklerinin her biri için meydana geldi ve bu, tek bir bileşen arızasından ziyade bir tasarım hatası olduğunu düşündürdü.

Hesaplamalarımdan ve ileri analizlerimden, bunun neden olduğunu henüz anlayamıyorum. Çalışmamı kontrol etmek için, devreyi R2'den gelen gücün aslında 6.84mW olacağını öneren bir simülatörde yeniden inşa ettim, bu da açıklayamadığım bir sonuç ama her durumda yukarıda hesapladığımdan daha küçük.

Hesaplamalarımda veya varsayımlarımda bir yerde hata yapmamı bekliyorum, ancak bulamıyorum. Problemin direncin gerçekten çok fazla güç tükettiği varsayılarak, devrem bunu ele alacak şekilde ayarlanabilir mi? R2 burada kırmızı bir ringa balığı mı ve sorun devremde başka bir yerde mi var? Yaklaşımımın kendisi kusurlu mu?

led resistors 7segmentdisplay

— Martin Atkins
kaynak

6

100R direnç ve 24V güç kaynağı rayınızla çalışırken LED'lerin her birindeki gerçek voltajı ölçün. İyi bir ölçüm için, direnç üzerindeki voltajı da ölçün.

— Dwayne Reid

2

Devrenize göre M2 kapısına 24 v koyuyorsunuz. Bu, direnç sorunuza cevap vermiyor, ancak bir kez çalıştıktan sonra M2'yi yakmak istemiyorsunuz! Bir FQU13P06L'de verileri hızlı bir şekilde açamıyorum, ancak muhtemelen var.

— Neil_UK

güç hesaplamanız simülasyon sonucuyla eşleşmiyor, çünkü PMOS M2'deki voltaj düşüşünü dikkate almıyorsunuz. Üzerindeki doygunluk voltaj düşüşü nedir?

— Anklon

2

İkinci @DwayneReid. Bir multimetre bu gizemi oldukça hızlı bir şekilde çözmelidir.

— Daniel

M2'deki geçit voltajındaki uç için teşekkürler ... İlk çalışmamda bunu yakalamadım, ama şimdi görüyorum. Bunu biraz daha düşünerek çözdüğümde ayrı bir sorum olacak, ancak yine de besleme voltajımı yine de düşürmem gerekiyor (aşağıdaki cevaplara göre), bu yüzden problemi değiştirmesi muhtemel

— Martin Atkins

48

Tek bir LED için 6,8 volt oldukça yüksek görünüyor. 6.8'in dört LED'in tamamı için sayı olmadığından emin misiniz? Bu, kırmızı LED için daha makul olan LED başına 1.7 volt yapar. Ve bu şu anda direncinizden 172 miliamp veya yaklaşık 3 watt ittiğiniz anlamına gelir.

Bu durumda, MosFET'inizin (M2) kapısını tahrip etmemek için güç kaynağınızı 20 volttan (belki 12 volt) daha düşük bir seviyeye düşürmelisiniz.

— işaret
kaynak

İşaret doğru. R2, 24

— V'ta

Teşekkürler! Bunun LED başına bir sayı olduğu sonucuna vardım çünkü ondalık noktanın sadece iki rakamı var ve bu yüzden dört LED'in hepsinde olamayacağını bekledim, ancak açıklamanız bunun neden geçerli bir sonuç olmadığı konusunda mantıklı.

— Martin Atkins

1

Kendi edisyonum için ve yeniden hesaplamak için 1.7V ileri voltajda LED'lerle yeniden simüle ettim ve ~ 3W'nin R2'de de simülasyonda dağıldığını doğruladım.

— Martin Atkins

1

Peki, bu ya da 8 ya da 9 tane daha led ekleyin. Aksi halde ısı olarak boşa gidecek gücü kullanın.

— Passerby

1

@Passerby Neden için eklensin? Yüz LED'i varsa ve aynı anda dört tane sürmeyi planlıyorsa, elbette daha seri olarak çalışmalıdır. Ancak bu açıkça doğru olmadığı için, bu pek yardımcı olmuyor. "Oh, bugün köpek mamasını veriyorlar, bu yüzden bir köpek satın almam gerekiyor" gibi. :)

— Graham

39

Sorununu görüyorum. Devreniz tek bir LED segmentini nasıl kullandığınızı gösterir. (Sanırım her biri için bir tane olmak üzere bu devrelerin 7'sine sahip olduğunuzu varsayıyorum.) Veri sayfasında segmenti kapsayan 4 LED seri olarak gösterilmektedir.

Yanlış yaptığınız LED başına 6.8V ileri voltaj düşüşü olduğunu varsayar. Böyle bir kırmızı LED yok. Tipik olarak kırmızı bir LED yaklaşık 1.6V-1.8V ileri voltaj düşüşü olacaktır ve bu, ilgili fiziğin bir özelliğidir, bu nedenle varyasyon için gerçekten fazla bir kapsam yoktur. Bu bana, o segmentteki dört LED'in tümü için 6.8V ileri voltaj düşüşünüz olduğunu söylüyor .

Böylece 6.8V voltaj düşüşü ve 24V besleme ile 100R boyunca 17.2V düşüyorsunuz. Mark'ın dediği gibi, bu size rezistans üzerinde 172mA ve 2.96W güç kaybı sağlar. 0.25W'lık bir direnç için sağlıklı değil.

Aslında, 0.25W direncinin temelde bu koşullar altında bir sigorta haline geldiği ve neredeyse anında yantığı için şanslısınız. Olmasaydı, ekrana 172mA koymak oldukça hızlı bir şekilde yanacak ve 7 segmentli büyük bir ekran bir dirençten biraz daha pahalı olacak. Daha yüksek güçlü bir direnç kullandıysanız, ekranın neden gerçekten çok kısa bir süre yanıp söndüğünü ve ardından sonsuza kadar karardığını merak ediyor olacaksınız.

— Graham
kaynak

Bu cevap için teşekkürler! Mark'ın cevabını kabul ettim çünkü daha önceydi ama ikisi de harika cevaplardı ve keşke ikisini de kabul edebilseydim. Dirençin bu durumda bir sigorta gibi davrandığına dair açıklama, burada ne olduğunu düşünmek için yardımcı oldu.

— Martin Atkins

@MartinAtkins Yeterince adil. İlk önce Mark vardı - kenarlara biraz daha detay ekledim. :) Yardımcı oldu sevindim.

— Graham

2

@MartinAtkins Genel olarak SE hakkında konuşmak, özellikle bu konudan değil: Bir yanıtı ilk kabul ettiğiniz için kabul etmemelisiniz. SE'de ilk cevabın son derece zayıf olduğu ve belirginleştikten sonra genellikle silinen birçok konuya bakın. Biri daha iyi sorusuna yanıt verir sonra ortaya çıkınca, o zaman - ve muhtemelen gerektiğini - senin kabul yanıtı değiştirin.

— underscore_d

0

Yanlış anladın.

Veri sayfasındaki ileri voltaj, bireysel LED'ler için değil, bir dizi LED içindir.

Böylece LED'ler arasındaki voltaj düşüşü ya da 6.8Vdeğil6.8V * 45.xV *4

Böylece direnç ile uğraşmak zorundadır 17.2Vdeğil 0..2V.

Böylece akım .17Ave güç harcanır ~4W.

— Dima Tisnek
kaynak

7

Bu cevap diğer cevapların henüz bulamadığını tam olarak ne ekliyor?

— Thomas Weller

İyi soru. Bu cevabın hem kısa hem de doğru olduğunu düşünüyorum.

— Dima Tisnek

-2

güç derecesine (iç direnç) ve ledin (Vf) rengine bağlıdır, 100 ohm direnç, beyaz için 24 - 4xVf -4Ir ... Vf ~ 3V, diğer renk için 2V ekstra voltaj taşımalıdır. Çoğu LED, Cree'den gelenler gibi güç LED'i dışında yüksek dirence sahiptir ... Direnç 12 V tutarsa, güç ~ v2 / r 1.5W watt olacaktır ... daha fazla LED dizisi ekleyin.

— pembemsi
kaynak

1

EE.SE'ye Hoşgeldiniz! Cevabınızı okumak çok zor ve soruyu etkili bir şekilde cevaplamıyor gibi görünüyor. Lütfen yanıtınızı yeniden biçimlendirin ve soruyu doğru bir şekilde yanıtladığından emin olun.

— user2943160